太陽能電池的原理及制作

陽極：染料敏化半導體薄膜（TiO2膜）

陰極：鍍鉑的導電玻璃

電解質：I3-/I-

如圖所示，白色小球表示TiO2，紅色小球表示染料分子。染料分子吸收太陽光能躍遷到激發態，激發態不穩定，電子快速注入到緊鄰的TiO2導帶，染料中失去的電子則很快從電解質中得到補償，進入TiO2導帶中的電于最終進入導電膜,然后通過外回路產生光電流。

納米晶TiO2太陽能電池的優點在于它廉價的成本和簡單的工藝及穩定的性能。其光電效率穩定在10％以上，制作成本僅為硅太陽電池的1/5～1/10．壽命能達到20年以上。但由于此類電池的研究和開發剛剛起步，估計不久的將來會逐步走上市場。

四、染料敏化TiO2太陽能電池的手工制作

1.制作二氧化鈦膜

(1)先把二氧化鈦粉末放入研缽中與粘合劑進行研磨

(2)接著用玻璃棒緩慢地在導電玻璃上進行涂膜

(3)把二氧化鈦膜放入酒精燈下燒結10～15分鐘，然后冷卻

2.利用天然染料為二氧化鈦著色

如圖所示，把新鮮的或冰凍的黑梅、山梅、石榴籽或紅茶，加一湯匙的水并進行擠壓，然后把二氧化鈦膜放進去進行著色，大約需要5分鐘，直到膜層變成深紫色，如果膜層兩面著色的不均勻，可以再放進去浸泡5分鐘，然后用乙醇沖洗，并用柔軟的紙輕輕地擦干。

3.制作正電極

由染料著色的TiO2為電子流出的一極（即負極）。正電極可由導電玻璃的導電面（涂有導電的SnO2膜層）構成，利用一個簡單的萬用表就可以判斷玻璃的那一面是可以導電的，利用手指也可以做出判斷，導電面較為粗糙。如圖所示，把非導電面標上‘+’，然后用鉛筆在導電面上均勻地涂上一層石墨。

4.加入電解質

利用含碘離子的溶液作為太陽能電池的電解質，它主要用于還原和再生染料。如圖所示，在二氧化鈦膜表面上滴加一到兩滴電解質即可。

5.組裝電池

把著色后的二氧化鈦膜面朝上放在桌上，在膜上面滴一到兩滴含碘和碘離子的電解質，然后把正電極的導電面朝下壓在二氧化鈦膜上。把兩片玻璃稍微錯開，用兩個夾子把電池夾住，兩片玻璃暴露在外面的部分用以連接導線。這樣，你的太陽能電池就做成了。

6.電池的測試

在室外太陽光下，檢測你的太陽能電池是否可以產生電流。